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黑室里的故事:军事战争的密码简史

(2013-11-04 09:42:08)
分类: 无礼书评文化了

    熟记密码是当代人群生存记忆常识,如果他丢失了密码,他的生活将彻底进入癫狂状态,早上起来,第一件事就是打开手机,输入密码;然后开机工作,电脑各种设置通过密码验证,邮箱、微博、QQ等等均需要输入密码才能达到在线工作和交流。网上购物更是要输入银行密码和手机编码。总之,密码学已经彻底进入日常生活中。如果谁头脑中没有几个熟悉密码,他如何生存?表面上看,是人掌控了密码,实际上是密码掌控了人类。
    最近一段时间,由于受西方哲学的启发,对高等数学和物理概念发生了很大兴趣,搞了一堆关于编码理论的学术书,看得我头昏眼花。无意中读到一本《古今密码学趣谈》,谈及了密码原始起源,一直到信息化时代应用。密码起源于古代军事战争,一直到二战期间,密码学都发挥着极其重要的作用。斯诺登的先驱们和斯诺登们从来就没有消停过。在我看来,密码是侵略和反侵略的秘密武器,那么,现在,人们在生活中普遍使用密码,是不是人与人之间的侵略和反侵略呢?
                                    古代战争的密码疑云
    古罗马的执政官和军队统帅恺撒发明了一种把所有的字母按字母表顺序循环移位的文字加密方法。例如,当规定按字母表顺移3位的话,那么a就写成d,b写成e,c写成f,…,x写成a,y写成b,z写成c。单词Hello(嗨!)就写成了Khoor。如果不知道加密方法,谁也不会知道这个词的意思。解密时,只需把所有的字母逆移3位,就能读到正确的文本了。据说恺撒当年就是使用这种加密方法与手下的将军们通信的。这种移位的原始密码方法至今还在沿用。
   大约在公元前700年,古希腊军队用圆木棍来进行保密通信。其使用方法是:把长带子状羊皮纸缠绕在圆木棍上,然后在上面写字;解下羊皮纸后,上面只有杂乱无章的字符,只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的棍子上,才能看出所写的内容。这种方法既原始,又保密,不知道古人是怎么发现的。
                                    中国古代的密码学
    中国古代也有关于密码的故事,都发生在军事战争领域。“符”字其本义是指古代朝廷下命令的凭证;部首的“竹”表明最早的“符”是用竹子做的;“符”通常做成两部分,使用时一分为二,验证时合二为一;只有同一符的两部分才能完美地合在一起;这就是常用词“符合”的来历。近代间谍史上,常有人把纸币钞票一撕为二,作为接头联络的工具,其原理同“符”。现代密码学中,运用公钥- 私钥体系进行身份认证的方法也与“符”相通。用现在眼光来看,西周的兵书《六韬》中阴符和阴书算是系统阐述密码学的著作。
   “阴符”和“阴书”中的“阴”显然是指“机密”,“符”是指“符号”,也有编码的意思;而古文中的“书”是指“信件”或“文件”。所以,按照字面意义理解,“阴符”和“阴书”就是后来密码学中的“密码”和“密文”。其中“阴书”的加密方法并不是古代西方常用的逐字(或逐字母)加密,而是整体加密,即只有获得全部文字信息才能看懂其中的内容,这与现代密码学中的一些加密技术相似。
    其中《龙韬·阴符》篇,武王问太公说:领兵深入敌国境内,军队突然遇到紧急情况,战事或有利,或失利。我要与各军远近相通,内外相应,保持密切的联系,以便及时应对战场上军队的需求,应该怎么办呢?
    太公回答说:国君与主将之间用阴符秘密联络。阴符共有八种:一种长一尺,表示大获全胜,摧毁敌人;一种长九寸,表示攻破敌军,杀敌主将;一种长八寸,表示守城的敌人已投降,我军已占领该城;一种长七寸,表示敌军已败退,远传捷报;一种长六寸,表示我军将誓死坚守城邑;一种长五寸,表示请拨运军粮,增派援军;一种长四寸,表示军队战败,主将阵亡;一种长三寸,表示战事失利,全军伤亡惨重。如奉命传递阴符的使者延误传递,则处死;如阴符的秘密被泄露,则无论无意泄密者或有意传告者也处死。只有国君和主将知道这八种阴符的秘密。这就是不会泄露朝廷与军队之间相互联系内容的秘密通信语言。敌人再聪明也不能识破它。
    《龙韬·阴书》,武王问太公说:领兵深入敌国境内,君主和将帅各率一军,要使两支军队配合作战,实施变化无穷的作战方法,谋取敌人意想不到的胜利。但需要联络的事情很多,使用阴符难以说明,而两军之间又距离遥远,言语不能通达,应该怎么办呢?
    太公回答说:如果有军机大事需要联络,应该用书信而不用符。君主通过书信向主将指示,主将则通过书信向君主请示。书信都要拆分成三部分,并分派三人发出,每人拿一部分。只有这三部分合在一起才能读懂信的内容。这就是所谓的阴书(机密信),敌人再聪明,也看不懂这种书信。
                                      神秘的40号房间
    身处异国的大使要向自己的政府汇报高度机密的信息,却只能通过两国之间的公共邮政系统来传递。而各国的情报机构又心照不宣、肆无忌惮地拆看着别国的外交邮件。为此,外交官们不得不绞尽脑汁使用各种复杂的加密方法来写信;另外,情报机关也在费尽心机破解这些信。各方智斗的结果便促进了密码技术的迅速发展。到了 18 世纪,欧洲各国相继成立了专门截获和破解外交邮件中的机密信息的机构,它们被称为黑室(Black chamber ),其存在及所作所为在当时是各国之间心照不宣的秘密。
    1914年8月4日,英国向德国宣战。就在这天夜里,英国人派出了一艘电缆船开往英吉利海峡,一下子把德国人的经过那里并穿越大西洋的5根海底电缆全部割断,而这一计划是英国国防委员会早在1911年就已制定好了。结果,德国人不得不严重依赖于无线电报和国外的电缆进行通信联系,当然这些通信都是用密码进行的。
    于是,时任海军情报处处长、海军少将奥利弗爵士就向他的朋友,海军训练处处长尤因爵士求助。尤因曾先后在日本的东京大学任机械工程教授和在剑桥大学担任力学教授,精通无线电通信,而且对密码很感兴趣。他被要求立即成立一个专门小组。于是在1914年10月,一个以尤因为组长,专门从事密码破解的小组就这样成立了。该小组于同年11月6日搬进旧海军大楼40号房间,遂被冠以“40号房间”的代号。
   就在“40号房间”成立前后的一段时间内,英国人幸运地获得了有关德军密码体制的一系列关键材料。正是这些材料帮助尤因的小组能够顺利地开展他们的工作。
   “40号房间”小组得以顺利开展工作。在第一次世界大战期间,他们总共破译了约15000份德国密电。使得英国海军在与德国海军的交战中屡次占得先机并获取胜利。英国海军大臣丘吉尔曾亲临“40号房间”,对他们所取得的辉煌成就表示祝贺。
                           美国黑室和创始人的传奇
    对一战稍微熟悉的人,大约都知道雅德利这个人,他是美国黑室内的创始人,当然,他也是一战后的“斯诺登”。他生于电报世家,1912年通过美国公务员考试,被美国国务院密码室聘用,他能毫无费力破译美国总统的机密报告。一战开始,雅德利负责筹建和领导军事情报处第8科,即美国黑室,专门从事密码破译工作,1917年成立,1918年发展到200人。
    1917年到1929年,黑室解读了45000多份密码电报,破解了包括中国、德国、英国、法国、俄国等20多个国家的密码.后来,雅德利出版了《美国黑室》一书,遭到美国当局的强烈抵制。此书出版后,立即引起全球震惊,军统头目戴笠决定以10000万美元年薪,把雅德利请到中国,雅德利在重庆期间,培训了200多名密码人员,雅德利曾经破译了日军的气象密电,发现汪精卫特务的密电,并破译了特务的军事情报。
    1929年10月,时任美国国务卿以君子之间不宜偷看信件为由,关闭了美国黑室,当然,这是托词了,美国黑室从没有停止过工作,否则就没有今年沸沸扬扬的斯诺登窃听门事件了。真实原因是经费削减,雅德利花费大量精力用在自己的经营上,对黑室不关系。最为重要的是他出版,《美国黑室》一书,使美国当局颜面扫地,开始冷淡雅德利。
     实际上,美国在美国黑室的基础上创立了美国陆军情报局,二战后更名国家安全局,即NSA,专门负责搜集和分析国外各种电子通信,包括密码通信,每天要截获17亿份电子邮件、电话以及其他通信内容。据称,NSA是世界上雇佣数学家最多的机构。
                                破译密码神机“隐谜’机
    传统的密码破译工作人员大都是语言专家、猜谜高手和象棋冠军。二战时期,大量的数学家和统计学家知识应用于密码破译和分析,密码学进入了一个新的历史时期。
    德国电器工程师谢尔比乌斯发明了隐谜密码机。该机是世界上第一台电气机械装置的密码机,其形状如同一台打字机,其功能特别复杂,如果没有高等数学知识和机械知识,根本搞不懂这部机器的原理。谢尔比乌斯1918年申请了专利,1923年开始生产隐谜密码机。起初,该密码机只用于商业用途,没有用到战争。希特勒上台后,购买了大约3万台“隐谜’密码机。据说希特勒看到隐谜密码机演示后,深信它是不可破解的。
    事实也证明,希特勒并非狂妄,二战中各国的密码领域工作人员几乎无法破碎隐谜密码机内容,各国军方一筹莫展。是谁最早破译这个神机的?一直到20世纪70年代,二战期间的密码战才解密,英国人不得不承认,真正破译隐谜密码机的密文的是三位波兰数学家。此时,人们才知道二战密码战中显赫功臣雷耶夫斯基,由于雷耶夫斯基战后一直秘密隐藏了自己的身份,从事普通工作,并被迫害,退休前,是一位普通的记账员,2005年,波兰政府为他建了一座铜像。
   一些军事专家慢慢意识到,只有数学专家才能对付密码神机“隐谜’机。希特勒没有想到,既然“隐谜’机是人通过编码设置的,肯定有解码的方法。波兰培养了三名数学专家,专门用来解密“隐谜’机,雷耶夫斯基通过复杂的代数运算,发现了“隐谜’机结构上的弱点和操作规程的弱点,雷耶夫斯基和另外两个数学专家发明了回转机,穿孔和炸弹机。二战爆发后,雷耶夫斯基先后到过法国和英国,专门破解德国军队的密码。雷耶夫斯基1946年回国。
                               破败的神秘庄园
    在英国,有一座破败的庄园,叫布雷契莱庄园,在二战期间,几乎没有被敌机轰炸过。德国军队做梦也想到,破败的庄园隐藏着英国最致命的战争武器,其杀伤力相当于1000架飞机,10000辆坦克和100万军队。这是英国政府的密码学校,其前身就是40号房间。里面进驻大量的密码破译专业人才,起初招募一些语言专家、象棋高手和猜谜专家,直到1939年开始,招收牛津大学数学系毕业生特温,开始了密码破译工作。
   在这座幽静的破败建筑里,起初只有30人,后来发展到9000多人,兴建了一批棚,每个棚负责不同的密码破译,如6号棚负责陆军和空军的德国隐谜机,3号棚负责破译破译得到的德军陆军和空军情报,6号棚负责德军海军隐谜机密码。
    密码学上另一位传奇人物图灵就在这个秘密学校工作,在这里,图灵被人们称为“教授”,没有人知道他的真名。图灵是计算机科学的奠基人,其实他也是一位特工,从事密码破译工作。曾去美国攻读博士学位,学习逻辑、代数和数论。进入密码学校后,在波兰专家雷耶夫斯基发现隐谜机缺陷的基础上,发明破解隐谜机的crib,表示没有加密的文字或字符串。比如,为了获得一些crib字符串,图灵故意在某一地区埋雷,当地的德军立即请求工兵来扫雷。在来往的电文中一定有地雷的密文。
    1991年以后,布雷契莱庄园的密码学校成为二战密码战的博物馆


 

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